Тақырып: Өлшеу құралдары, өлшеу әдістері. Сызықтық шамаларды өлшеу

Кез келген физикалық шаманы өлшеу дегеніміз оны өлшеу бірлігі ретінде қабылданған эталонмен салыстыру. Мысалы, ұзындық бірлігіне метр алынады. Ал екз келген бір кесіндінің ұзындығын өлшеу үшін біз сол кесіндінің бойына метр неше рет орналасатынын анықтаймыз.

Осындай таңдап алынған эталонмен салыстыру арқылы өлшеуді тікелей өлшеу дейді.

Өлшеуіш құралдар жеткілікті дәлдікпен жасалғанмен өлшеу кезінде қате кетуі мүмкін. Содықтан барлық өлшенген шамалардың абсолют дәл мәнін таптық деуге болмайды. Жүргізілген өлшеулердің мақсаты іздеп отырған шамалардың жуық мәндерін табумен қатар өлшеулер екзінде кеткен қателердің шамасын анықтап, оны есептей білу болып табылады.

Өлшеулердің қатесі негізінен систематикалық және кездейсоқтық болып бөлінеді. Систематикалық қателер бірдей өлшеулерді бірнеше рет қайталау кезінде бірқатар себептерден пайда болады.Систематикалық қате өлшеулер нәтижесіне сәйкес түзетулер енгізу арқылы есепке алынады. Ол үшін құралдарды мұқиат зерттеу керек.

Кездейсоқ қателер – пайда болуын алдын – ала ескеруге болмайтын қателер. Олар әр түрлі себептерден кетеді; Кездейсоқ қателердің әсерінен шаманың өлшенген мәні оның дәл мәнінен артық та, кем де болуы мүмкін. Өлшеуді бірнеше рет қайталау арқылы қателердің қорытынды өлшеу нәтижелеріне тигізетін әсерін азайтуға болады.

Кездейсоқ қатені анықтау үшін өлшеуді бірнеше рет қайталайды.Егер өлшеулер нәтижесі бірдей болмаса, онда кездейсоқ қателерді есептеу керек. Кездейсоқ қатені есептеу төмендегідей жолмен жүргізіледі. Біз Х шаманы n рет өлшеп, оның төмендегідей мәндерін таптық дейік

Х_{1, Х2,,}
Тақырып: Физикалық шамаларды өлшеу нәтижелерін өңдеуде ықтималдықтар теориясы және математикалық статистика әдістерін қолдану

Негізгі сұрақтар:Орташа мән,дисперсия.Ықтималдық.

Тақырып: Жанама өлшеулердің қаталіктері

Негізгі сұрақтар:

Тақырып: Датчиктер. Аз ығысуларды өлшеу құралдары

Негізгі сұрақтар:Датчиктердің түрлері

Тақырып: Акустикалық құралдар

Негізгі сұрақтар:Дыбыс көздері (крмертон, дыбыс зорайтқыштелефон) және дыбыс қабылдағыштар.

Тақырып: Периодты процестердің параметрлерін анықтау

Негізгі сұрақтар:

Тақырып: Молекулалық физиканың құралдары

Негізгі сұрақтар:Манометрлер, Насостар жұмыс принципі.Қыздырғыштыр мен суытқыштар, олардың сипаттамалары.

Вакуумдық техникадағы толық шағын қысымдарды өлшеу аспабы манометр деп аталады. Әдебиетте және практикада вакуумметр деген термин де қолданылады.

Көптеген манометрлер екі элементтен тұрады: датчик – сигналды түрлендіруші және өлшегіш блок.

Жұмыс істеу принципі бойынша манометрлерді мынадай кластарға бөлуге болады:

1. Сұйықтық манометрлер, онда өлшенетін қысым немесе қысымның әртүрлілігі сұйықтың бағанымен теңестіріледі (U – бейнелі манометрлер және олардың модификациясы).

2. Компрессиялық манометрлер, олардың әрекеті идеал газды изотермиялық сығымдау заңына негізделген (Мак-Леод манометрі).

3. Деформациялық манометрлер, сильфон, мембрана және с.с. сезімтал элементтер ретінде пайдаланылады. Сезімтал элементтің деформациялану шамасы қысым шамасы болады.

4. Жылу манометрлері, газдың қысымының жылу өткізгіштікке тәуелділігін пайдаланады. Олар термобулық және қарсыласу манометрлері деп бөлінеді.

5. Иондаушы манометрлер, онда қысым иондық ток мәні бойынша анықталады. Осы класс аспаптарының ірі тобы өз кезегінде мыналарға бөлінеді:

а) электроразрядтық, олардың қызмет ету принципі сұйытылған газдағы электр дәрежесінің өлшемі қысымға тәуелділігіне негізделген.

б) электронды иондаушы, онда газды иондау электр өрісімен жылдамдатылатын электрондар ағынымен жүзеге асырылады.

Манометрлердің бүкіл тобын сондай-ақ тікелей және жанама әсер ету аспаптарына да бөледі.

Тікелей әсер ету манометрі газ қысымын тікелей өлшейтін аспаптар болып табылады. Осы манометрлердің манометрлік қасиетін динамометрикалық аспаптармен градуировка арқылы алдын ала есептеуге немесе алуға болады. Тікелей әсер ету манометрлері қысымын есептеу газ құрамына және оның температурасына тәуелді емес. Бұл аспаптар 1Х10⁵–1,33 * 10^-3 Па диапазонын жабады, оның үстіне олардың салыстырмалы қате жіберушілігі қысымға қарағанда аз. Тікелей әсер ету манометрлеріне сұйықтықтық, компрессиялық және деформациялық манометрлер жатады.

Жанама әсер ету манометрі қысымның өзін емес, оның бірқатар функцияларын өлшейді, және әдетте, датчиктен (манометрлік түрлендіргіш) және радиотехникалық өлшеу блогынан тұрады. Жанама әсер ету манометрінде қысымды есептеу (шығыс сигналы) газ тегі мен оның температурасына байланысты.

Жанама әсер ету манометрлерінің шкалалары қысым бірлігінде немесе электр бірліктерінде калибрленген. Соңғы жағдайда аспапқа өткізбелі сатылы қисық қоса тіркеледі немесе оның сезімталдылығы келтіріледі. Сатылы қисық жанама әсер ету аспабын сатылау кезінде тікелей әсер ету манометрі бойынша құралады және турасын айтқанда, сатылаудың ұлғаймалы жағдайындағы шар үшін дұрыс.

1,33 * 10^-3 Па төмен қысымды өлшеу іс жүзінде жанама әсер ету аспаптарымен ғана мүмкін, өйткені осы қысым кезінде күш болмашы ғана. Сөйтіп күш түсіру ретінде қысым өз мәнін жояды. 1,33 * 10^-3 Па қысымынан төмен кезінде басқа параметр – N₁ молекулярлық концентрациясы нақтырақ көрінеді, көлем бірлігінде газ бөлшектерінің тығыздығы жанама әсер ету манометрімен өлшенеді.

Әртүрлі қысым бірліктері мен молекулярлық концентрация арасындағы қарым-қатынас 1-1 кестеде берілген.

Манометрлердің бірқатар типтерінің оқшаулау құрылғылары бар және қысымды өлшеуден басқа қандай да бір қысым бойынша технологиялық процестерді басқару үшін автоматтандырылған ваакумдық құрылғылар пайдаланылуы мүмкін.

Кең диапазонда және оқшаулауда қысымды өлшеуден басқа манометрлердің жекелеген типтері қысым сигналдарын өздігінен жазатын аспаптардың диаграммалық таспасында қысым сигналын жазуға мүмкіндік береді.

Жанама әсер ету манометрлерімен қысымды өлшеу кезінде есептелуі қиын факторларының әсері көп болғандықтан (газ құрамы мен оның температурасының өзгеруі, датчиктегі сорбциялау-десорбциялау процесстор және с.с.) есептеу нақтылығы жоғары емес. Қысымды өлшеудегі қателік өлшенетін шаманың 10-нан 60%-ке дейін тербеледі.

Сұйықтық U тәрізді манометрлер атомосфералықтан 1 Па-ға дейінгі диапазондағы абсолюттік қысымды өлшеуге қызмет етеді. Сұйықтық манометрлердің жұмыс істеу принципі жұмыс сұйықтық деңгейін U тәрізді трубканың сол және оң буынына ауыстыруға негізделген.

U тәрізді трубканың бір буыны вакуумдық жүйеге қосылады, оның қысымы басқа буындағы Р_В-ға тең, өлшеу процесінде басқа буында тұрақты Р_К салыстырмалы қысым сақталады. Сұйықтық бетінде әрекет ететін қысымның түсіп кетуі (Р_К – Р_В) манометр буындарындағы сұйықтық бағандарының әртүрлі биіктігінде гидростатикалық қысыммен теңестіріледі. Сұйықтық бағанының қысымы алаң бірлігіне жатқызылған оның салмағымен анықталады және баған биігтігіне және сұйықтық тығыздығына ғана тәуелді. Егер манометрдің бір ұшы атмосфералық ауамен жалғасса (ашық манометр), ал қысым әртүрлілігінің шамасы мынаған тең болады:

∆p = p_атм – pв = gph

мұндағы p_атм - атмосфералық қысым;

Pв – вакумдық жүйедегі қысым;

g – ауырлық күшін жеделдету;

Сөйтіп, біз манометрдің көрсеткіші атмосфералық қысымға байланысты екендігін көреміз. Белгілі өлшеу сәтіндегі p_атм атмосфералық қысымы кезінде вакуумдық ортадағы абсолюттік қысымды өлшеуге болады

Егер манометрдің жұмыс сұйықтығы ретінде сынап алынса, онда

Мұндағы p_атм - атмосфералық қысым, мм рт. ст.,

Һ – сұйықтық деңгейінің әртүрлілігі, мм.

Немесе

Мұндағы p_атм – Па;

Һ – м-да.

Сөйтіп, вакуумдық жүйедегі қысымды ашық манометрмен өлшеу үшін атмосфералық қысымды (өлшеу кезінде) білу керек және одан сынап деңгейінің айырмашылығын алып тастау керек.

Дәнекерленген буынды манометрлер (жабық манометрлер 9-2 сурет) р_В вакуммдық жүйедегі және р_К манометрдің дәнекерленген буынындағы қысымды өлшейді.

U тәрізді жабық манометрлерде жұмыс сұйықтығы ретінде әдетте сынап пайдаланылады, ол манометрге құйылады. Сондықтан дәнекерленген буындағы р_К қысым деңгейінің биіктігіне қарамастан нөлге тең деп болжауға болады.

Айдау басталғанға дейін қысым құрылғыда атмосфералық р_В = p_атм тең болғанда мысалы, 10⁵Па (760 мм сынап ст.), сынап жабық буында А₁ және құрылғы тарапынан Б₁ жағдайды иемденеді. А₁ – Б₁ деңгейінің айырымы тік бағытта 760 мм құрауы тиіс, өйткені осылайша ғана қысымдағы айырма сынаптың екі деңгейі тарапынан теңестіріледі.

Вакуумдық көлемді айдау шамасына қарай Р_В қысымы онда азаяды және сынап деңгейінен қысым айырмасын теңестіру үшін шамалы деңгейлі айырма қажет етіледі, мысалы А₂ – Б₂.

Ақыр соңында, жеткілікті деңгейде төмен қысымға қол жеткізілгенде екі буындағы сынап деңгейі бірдей биіктікте болады, өйткені вакуумдық көлем тарапынан қысымға қол жеткізілген, іс жүзінде (манометрлердің осы типі үшін) жабық буындағы сынап деңгейінен қысымға тең.

Осылайша, U тәрізді манометрдің көмегімен Р_В қысымы вакуумдық жүйеде сынап деңгейінің айырмасын тікелей есептеу арқылы өлшенеді:

P = A – Б = h, мм сынап, ст.,

Немесе p = 1,33 * 10²һ, Па

Электр тогының күшін амперметрмен (миллиампермен, микроампермен) арқылы өлшейді, оны тізбекке R кедергілі резистормен тізбектей жалғайды. Амперметр кедергісі тізбек кедергісінен көп есе кем болуға тиіс. Прибор өзі өлшейтін шамадан артық тоқ күшін өлшеу үшін, яғни боның өлшеу шегін арттыру үшін, амперметрге шунт R _ш қосады , суретте ол пунктирмен көрсетілген.